CÁLCULO DE Kps DEL Ca(OH)2

[pic 1][pic 2]UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

QUÍMICA FARMACÉUTICO BIOLÓGICA

LABORATORIO DE CIENCIA BÁSICA II

ANTEPROYECTO 4

CÁLCULO DE Kps DEL Ca(OH)2

GRUPO 2255    L-423

PROFESORA: NERIA RÍOS MARICELA

EQUIPO 4

Integrantes :

•  GÓMEZ BAUTISTA KARINA
•  CORONA VILLALOBOS MELANY ODETTE

Fecha de Entrega Jueves 7 de abril del 2022

Objetivo general:

• Determinar experimentalmente el Kps del  a 25°C usando el valor de pH y la solubilidad molar por dos caminos.[pic 3]

Objetivo específicos:

• Observar el principio de Le Chatelier y explicarlo.
• Observar que sí hay un equilibrio químico en una solución saturada.
• Observar el efecto del pH y la T en la solubilidad.

Cómo es la curva de titulación del  cualitativamente.[pic 4]

Hipótesis:

A partir de una solución saturada de Ca(OH) se puede realizar la determinación experimental de su Kps.

Variables:

• Independiente:

• pH o pOH.
• Solubilidad molar [pic 5]

• Dependiente:

• Kps del [pic 6]

Planteamiento del problema:

Se realizará una investigación previa y al cuestionamiento del porqué unos compuestos llegan a presentar una mayor solubilidad que otros, se realizará la determinación del producto de solubilidad del hidróxido de calcio y comparar dicho resultado contra su valor teórico.

Introducción:

El producto de solubilidad (Kps) es la operación la cual nos permite determinar la solubilidad de un compuesto iónico, el producto de solubilidad nos indica que mientras su valor sea menor, la solubilidad del compuesto iónico también lo será.Primeramente para determinar el valor del producto de solubilidad se debe tener una reacción en la cual “C” representa a un catión, “A” a un anión y m y n son sus respectivos índices estequiométricos, de tal forma que:

CmAn ↔ m Cn+ + n Am-

La fórmula para la determinación del Kps está dada por el producto de las concentraciones de los productos en molaridad, elevadas con su respectivo coeficiente estequiométrico dada la anterior reacción equilibrada, por tanto, atendiendo a su definición su producto de solubilidad será:

Kps = [Cn+]m [Am-]n

Una solución es completamente homogénea y está formada por dos o más sustancias puras,se considera que las soluciones son mezclas de un soluto y un disolvente, el soluto por lo general es el componente que está en menor cantidad y el disolvente en mayor cantidad, el soluto se disuelve en el disolvente cualquiera que sea su estado físico, entonces se considera que el soluto es soluble en el disolvente, el agua que normalmente es el disolvente, se considera un compuesto polar y cuando los iones de una molécula se atraen con los polos de una molécula de agua, se forma esta solubilidad.

El valor de Kps indica la solubilidad de un compuesto iónico, es decir, cuanto menor sea su valor menos soluble será el compuesto. También es fácilmente observable que si aumentamos la concentración de uno de los componentes o iones y alcanzamos de nuevo el equilibrio, la concentración del otro ion se verá disminuida, hablando de Equilibrio de solubilidad es cualquier tipo de relación de equilibrio

químico entre los estados sólido y disuelto de un compuesto en la saturación , en las soluciones en que existe la mayor La cantidad de soluto es capaz de mantenerse disuelto, a una temperatura estable, en un solvente, se las conoce bajo el nombre de soluciones saturadas. En caso de que se agregue mayor cantidad de soluto, la mezcla superaría su capacidad de disolución un  equilibrio heterogéneo consta de más de una fase ya sea sólido. Líquido o gas, se dice entonces que tenemos un equilibrio heterogéneo Una solución saturada en equilibrio con soluto sin disolver es un ejemplo clásico de equilibrio heterogéneo, ya que tendremos soluto sin disolver pero la disolución se encontrará en equilibrio.

Desarrollo experimental

• Secado del patrón primario (Na2CO3).

• Material:

• De vidrio:

• Pesafiltro
• Desecador
• Vidrio de reloj

• Metal:

• Pinzas para crisol
• Pinzas doble de presión
• Espátula

• Instrumentos:

• Termómetro de alcohol de inmersión parcial de 200 ºC.
• Balanza analítica
• Cronómetro

• Equipo:

• Estufa

• Material de uso general:

• Bata de algodón de manga larga.
• Guantes
• Jabón líquido
• Franela
• Brocha

• Reactivos

• Na2CO3
• Agua destilada

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar el material de vidrio.
2. Colocarse guantes antes de manipular el resto de los materiales.
3. Fraccionar una cantidad de Na2CO3 sobre un vidrio de reloj.
4. Ajustar y limpiar con una brocha la balanza analítica.
5. Pesar un pesafiltro con y sin tapa y anotar en la tabla 1 de los anexos.
6. Tarar la balanza a ceros.
7. Pesar en el pesafiltro  g de carbonato de sodio.[pic 7]
8. Anotar el valor exacto de la pesada y anotarlo en la tabla 1.
9. Quitar el pesafiltro con el carbonato y tarar de nuevo la balanza a ceros.
10. Colocar la tapa del pesafiltro en horizontal sobre el mismo, no tapar.
11. Encender la estufa, revisar que esté cerrada la tapa de arriba y calentar hasta 110 ºC.
12. Tomar con las pinzas para crisol el pesafiltro y meterlo a la estufa por una hora.
13. Abrir la estufa colocándose a un lado, nunca de frente a la puerta.
14. Colocar el pesafiltro dentro del desecador dejando una abertura de 6 cm aproximadamente
15. No tapar el pesafiltro ni el desecador por al menos 10 minutos o hasta que llegue a temperatura ambiente.
16. Ya que el pesafiltro esté a temperatura ambiente, taparlo por completo.
17. Si no se va a ocupar, colocar dentro del desecador y cerrar por completo.
18. Colocar etiqueta de datos al desecador.

• Preparación de disoluciones.

• Disolución de Na2CO3.

• Material:

• Vidrio:

• Vaso de precipitado de 30 mL
• Varilla de vidrio.
• Matraz aforado de 25 mL

• Plástico:

• Piseta

• Metal:

• Espátula

• Instrumentos:

• Balanza analítica.

• Material de uso general:

• Guantes
• Bata de algodón de manga larga
• Franela
• Brocha

• Reactivos:

• Na2CO3 seco
• Agua destilada

• Procedimiento

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar el material de vidrio.
2. Ajustar y limpiar la balanza analítica.
3. Hacer uso de guantes.
4. Pesar un vaso de precipitado de 30 mL y anotarlo en la tabla número 2
5. Tarar a ceros la balanza.
6. Agregar con la espátula de metal lo más exacto posible a 0.0295 g del secado de carbonato de sodio.
7. Adicionar un poco de agua destilada con la piseta al vaso con el carbonato de sodio.
8. Agitar con la varilla de vidrio hasta que se mezcle por completo.
9. Posteriormente, trasvasar al matraz aforado de 25 mL.
10. Con un poco de agua destilada, enjuagar dos veces el vaso de precipitado y agregarlo al matraz aforado.
11. Terminar de aforar agregando agua destilada con la piseta evitando el error de paralaje.
12. Tapar el matraz aforado, colocar uno o dos dedos sobre la tapa y bajo el matraz para voltearlo para mezclar bien toda la solución.
13. Guardar en un frasco ámbar limpio y etiquetado.

• Disolución de HCl

• Materiales:

• De vidrio:

• Matraz aforado de 50 mL.
• Pipeta volumétrica de 1 mL.
• Vaso de precipitado de 10 mL.
• Vaso de precipitado de 50 mL.

• Plástico:

• Propipeta de 3 vías.
• Piseta.

• Equipo:

• Campana de extracción.

• Material de uso general:

• Guantes
• Bata de algodón de manga larga
• Franela

• Reactivos:

• HCl al 36%
• Agua destilada.

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar todo el material de vidrio.
2. Colocarse guantes antes de manipular el resto de los materiales.
3. En el vaso de precipitado de 50 mL poner una cama de agua.
4. Fraccionar dentro de la campana de extracción el ácido clorhídrico en el vaso de precipitado de 10 mL.
5. Medir 1 mL de HCl con la pipeta volumétrica de 1 mL y agregarlo al vaso de 50 mL.
6. Esperar a que pase la reacción exotérmica producida.
7. Verter la disolución en el matraz aforado de 50 mL.
8. Con un poco de agua destilada, enjuagar dos veces el vaso de precipitado y agregarlo al matraz aforado.
9. Terminar de aforar agregando agua destilada con la piseta evitando el error de paralaje.
10. Tapar el matraz aforado, colocar uno o dos dedos sobre la tapa y bajo el matraz para voltearlo para mezclar bien toda la solución.
11. Guardar en un frasco ámbar limpio y etiquetado.

• Dilución del HCl 0.24 N.

• Materiales:

• De vidrio:

• Matraz aforado de 100 mL.
• Pipeta graduada de 10 mL.
• Vaso de precipitado de 30 mL.

• Plástico:

• Propipeta de 3 vías.
• Piseta

• Material de uso general:

• Guantes
• Bata de algodón de manga larga
• Franela

• Reactivos:

• Disolución 0.24 N HCl.
• Agua destilada.

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar todo el material de vidrio.
2. Colocarse guantes antes de manipular el resto de los materiales.
3. Fraccionar en el vaso de precipitado de 30 mL la disolución de HCl.
4. Colocar la propipeta en la pipeta graduada de 10 mL y, del vaso anterior, pipetear 9.3 mL.
5. Agregar el volumen de la pipeta en el matraz aforado de 100 mL.
6. Terminar de aforar agregando agua destilada con la piseta evitando el error de paralaje.
7. Tapar el matraz aforado, colocar uno o dos dedos sobre la tapa y bajo el matraz para voltearlo para mezclar bien toda la solución.
8. Guardar en un frasco ámbar limpio y etiquetado.

• Disolución de Ca(OH)2.

• Materiales:

• De vidrio:

• Matraz aforado de 50 mL.
• Vaso de precipitado de 30 mL.
• Vidrio de reloj.
• Vaso de precipitado de 250 mL.
• Varilla de vidrio de agitación.

• Plástico:

• Piseta

• Instrumentos:

• Balanza analítica.

• Material de uso general:

• Guantes
• Bata de algodón de manga larga
• Franela
• Frascos y etiquetas para soluciones.

• Reactivos:

• Agua destilada.
• Hielo.
• Sal.
• Ca(OH)2.

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar todo el material de vidrio.
2. Colocarse guantes antes de manipular el resto de los materiales.
3. Fraccionar el Ca(OH)2 en un vidrio de reloj.
4. Ajustar y limpiar la balanza analítica.
5. Pesar un vaso de precipitado de 30 mL y anotarlo en la tabla número 2
6. Tarar a ceros la balanza.
7. Agregar con la espátula de metal lo más exacto posible a  g de Ca(OH)2.[pic 8]
8. En el vaso de precipitado de 250 mL agregar una capa de hielo con sal.
9. Colocar el vaso de 30 mL dentro del vaso anterior y cubrir con hielo el hueco entre los vasos.
10. Agregar un poco de sal sobre el hielo de los costados.
11. Agregar un poco de agua destilada en el vaso de precipitado que contiene el Ca(OH)2 y agitar hasta disolver con la varilla de vidrio.
12. Trasvasar al matraz aforado de 50 mL, enjuagar con agua destilada el vaso de 30 mL y la varilla y agregar al matraz.
13. Terminar de aforar agregando agua destilada con la piseta evitando el error de paralaje.
14. Tapar el matraz aforado, colocar uno o dos dedos sobre la tapa y bajo el matraz para voltearlo y mezclar bien toda la solución.
15. Vaciar en un frasco ámbar, taparlo, etiquetarlo y dejar en digestión por 24 horas a aproximadamente 25°C.

• Filtración de la solución de Ca(OH)2.

• Materiales:

• De vidrio:

• Embudo estriado de vástago corto.
• Vaso de precipitado de 100 mL.

• Metal:

• Aro de metal
• Soporte universal

• Material de uso general:

• Guantes
• Bata de algodón de manga larga
• Franela
• Papel filtro de poro chico en pliegues.

• Reactivos:

• Disolución en digestión del Ca(OH)2.

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar todo el material de vidrio.
2. Colocarse guantes antes de manipular el resto de los materiales.
3. Colocar el aro de metal en el soporte universal y verificar que el embudo quede asegurado.
4. Colocar el vaso de precipitado de 100 mL debajo del embudo y ajustar el vástago dentro del vaso.
5. Doblar el papel filtro en varios pliegues para  mejorar el filtrado y colocarlo dentro del embudo.
6. Verter poco a poco la disolución de Ca(OH)2 dentro del embudo.
7. Dejar que se filtre por efecto de la gravedad, no intervenir.
8. Filtrar en su totalidad la solución y utilizar inmediatamente para titular.

• Estandarización del HCl con Na2CO3.

• Materiales:

• De vidrio:

• 6 matraz erlenmeyer de 25 mL.
• Bureta de 25 mL.
• 2 vasos de precipitado de 30 mL.
• Vaso de precipitado de 10 mL.
• Pipeta volumétrica de 2 mL.

• Plástico:

• Propipeta de 3 vías.

• Metal:

• Soporte universal.
• Pinzas de doble presión.

• Material de uso general:

• Bata de algodón manga larga
• Guantes
• Franela
• Brocha

• Reactivos:

• Dilución de HCl
• Disolución de Na2CO3
• Naranja de metilo.
• Agua destilada.

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar todo el material de vidrio.
2. Colocarse guantes antes de manipular el resto de los materiales.
3. Limpiar y verificar que esté nivelada la balanza analítica.
4. Enumerar cada uno de los matraces del 1 al 6.
5. Con la pipeta volumétrica agregar a cada matraz 2 mL de la dilución de HCl.
6. Agregar una pequeña muestra de la disolución de Na2CO3 a un vaso de precipitado de 10 mL.
7. Lavar la bureta tomando una pequeña cantidad de la disolución del vaso anterior.
8. Colocar el lavado de la bureta en un frasco de residuos y etiquetar.
9. Llenar la bureta con la disolución de Na2CO3 arriba del punto de enrase
10. Colocar un vaso de 30 mL debajo de la bureta.
11. Abrir la llave de la bureta hasta llenar la punta; verificando que no tenga burbujas.
12. En caso de que quede por debajo de la línea de enrase agregar más disolución hasta ajustar a cero.
13. Colocar 1 gota del indicador naranja de metilo en el matraz (alícuota de 2 mL) y mover en círculos para mezclar.
14. Poner la alícuota debajo de la bureta y colocarle un fondo blanco.
15. Abrir la llave de la bureta y comenzar a gotear la disolución de Na2CO3 con la dilución de HCl.
16.  Agitar en círculos mientras gotea la disolución de la bureta.
17. Cerrar la bureta en cuanto la alícuota cambie a un amarillo anaranjado.
18. Anotar los datos en la tabla 4 de datos de estandarización del Na2CO3.
19. Repetir los pasos del 13 al 18 hasta realizar las 6 repeticiones.

• Titulación del Ca(OH)2 con el HCl.

• Materiales:

• De vidrio:

• 10 matraz erlenmeyer de 25 mL.
• Pipeta volumétrica de 2 mL.
• Vaso de precipitado de 50 mL.
• Vaso de precipitado de 10 mL.
• Vaso de precipitado de 30 mL.
• Bureta de 25 mL.

• Plástico:

• Propipeta de 3 vías.
• Perilla de succión.

• Metal:

• Soporte universal.
• Pinzas de doble presión.

• Material de uso general:

• Bata de algodón manga larga.
• Guantes.
• Franela.

• Reactivos:

• Dilución de HCl..
• Solución de Ca(OH)2.
• Fenolftaleína.
• Agua destilada.

• Procedimiento:

1. Lavar, enjuagar con agua destilada y secar todo el material de vidrio.
2. Verter la solución de HCl en el vaso de precipitado de 50 mL.
3. Llenar la bureta de 25 mL con la solución de HCl arriba del punto de enrase.
4. Colocar el vaso de precipitado de 30 mL debajo de la bureta.
5. Abrir la llave de la bureta hasta llenar la punta; verificar que no tenga burbujas.
6. Si tiene burbujas eliminarlas con la perilla de succión.
7. Volver a llenar hasta la línea de enrase, evitar error de paralaje.
8. Colocar en el vaso de precipitado de 10 mL una pequeña cantidad de la solución de Ca(OH)2.
9. Lavar con la solución del vaso anterior la pipeta volumétrica de 2 mL.
10. Colocar el lavado en un frasco de residuos y etiquetar debidamente.
11. Con la pipeta volumétrica agregar 2 mL de la solución de Ca(OH)2 a cada uno de los matraces erlenmeyer de 25 mL.
12. Colocar 1-2 gotas del indicador fenolftaleína en cada matraz (alícuota) y agitar en círculos levemente para mezclar.
13. Poner la alícuota debajo de la bureta y colocarle un fondo blanco para apreciar mejor cuando vire el indicador.
14. Abrir la llave de la bureta y comenzar a gotear la disolución de la bureta sin quitar la mano de la llave.
15. Con la otra mano mover en círculos el matraz y cerrar la bureta cuando vire el indicador.
16. Anotar el gasto del titulante en la tabla 5.
17. Repetir del paso 12 al 16 en los  matraces restantes.

Cálculos iniciales

Kps del  [pic 9]

[pic 10]

Tomado de: UAM Iztapalapa. Apéndice E. Constantes de producto de solubilidad en disolución acuosa a 25°C.

Cálculo de la solubilidad molar:

[pic 11]

Inicio                           c

Reacciona                  s

Produce                                                           [pic 12][pic 13]

Equilibrio                 constante                         [pic 14][pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Solubilidad en : [pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

...